Bomba de pistón mortal: cómo los pili bacterianos tipo 4 secretan un factor de colonización

Las enfermedades infecciosas bacterianas siguen contribuyendo en gran medida a la carga mundial de morbilidad y, dado el aumento de la resistencia a los antibióticos en todo el mundo, existe una necesidad urgente de nuevas estrategias de tratamiento contra las bacterias. Una de las infecciones bacterianas más devastadoras es el cólera, causada por la bacteria Vibrio cholerae, que ha estado en su séptima pandemia en curso desde 1961. Ahora, un grupo de investigación dirigido por la Universidad de Osaka en Japón ha arrojado luz sobre una interacción proteica específica que tiene la potencial para ser un nuevo objetivo en el tratamiento del cólera.

El cólera se caracteriza por diarrea severa que puede ser fatal en cuestión de horas en su peor momento. Uno de los pasos más importantes en el proceso de infección de V. cholerae es que la bacteria colonice el intestino humano secretando un factor de colonización llamado TcpF, aunque el mecanismo exacto detrás de esta secreción sigue siendo difícil de determinar. Ahora, en un estudio que será publicado próximamente en Avances de la ciencialos investigadores utilizaron cristalografía de rayos X, análisis fisicoquímicos y modelos estructurales para revelar exactamente cómo V. cholerae secreta TcpF.

«Se sabía que el pilus corregulado por toxina (TCP), un sistema de pilus tipo 4, desempeñaba un papel crucial en la secreción de TcpF, pero la interacción exacta entre los dos no estaba clara», dice Hiroya Oki, autor principal del estudio. Los pili son estructuras similares a filamentos en la superficie de las células bacterianas que pueden tener una multitud de funciones. El V. cholerae TCP se compone principalmente de numerosas subunidades TcpA, con una subunidad menor inicial que comprende un trímero TcpB que se une a la «parte superior» del pilus para facilitar su ensamblaje. El grupo estudió la interacción de TcpF con TcpA y B y creó modelos basados ​​en los resultados.

«Observamos que TcpF se trimerizó en una unidad similar a una flor para unirse al trímero TcpB al final del pilus», explica Shota Nakamura, autor principal del estudio. «Es importante destacar que identificamos dominios conservados separados que son vitales para la unión de TcpF a TcpB y la trimerización de TcpF, los cuales son necesarios para la colonización de V. cholerae.

Izquierda: modelo del sistema de pilus tipo IV que transporta el factor de colonización soluble. Derecha: Estructura cristalina de TCP en complejo con el factor de colonización. Crédito: 2022 Oki et al., Avances de la ciencia

Al considerar sus hallazgos en contexto con otros trabajos publicados, el grupo planteó la hipótesis de un modelo de secreción donde TCP transporta TcpF unido a TcpB fuera de la célula, después de lo cual TcpF se disocia del pilus y se mueve libremente en el intestino humano, iniciando las primeras etapas de Colonización por V. cholerae. Luego, TCP se retrae hacia la célula bacteriana para repetir el proceso.

Dada la creciente resistencia a los antibióticos, hallazgos como estos que aclaran los detalles moleculares de la infección pueden ser muy valiosos para diseñar nuevos fármacos antibacterianos. El desarrollo de un agente antiadherente que inhiba selectivamente la interacción entre el factor de colonización TcpF y el sistema de secreción TCP podría proporcionar una nueva estrategia de tratamiento para combatir el cólera.

El artículo, «Bases estructurales para la secreción dependiente del pilus corregulada por toxinas del factor de colonización de Vibrio cholera», se publicará en Avances de la ciencia.